高逼真度研究型飛行模擬器的可重構關鍵技術研究.pdf

1、高逼真度研究型飛行模擬器（High-fidelity Research Flight Simulator，RFS）是航空技術和飛行仿真技術等領域的重要研究設備，可以用于研發(fā)航空技術和先進仿真技術。隨著我國民用航空的發(fā)展以及大飛機項目的逐步落實，就迫切的需要一個能夠對飛行模擬器關鍵技術以及航空技術進行攻關的高逼真度研究平臺，同時也為我國的訓練型和工程型飛行模擬器的發(fā)展提供相應的理論和技術支持，改變我國民用飛行模擬器開發(fā)和研制上落后于國外發(fā)

2、達國家的現狀。
　　RFS是復雜昂貴的試驗設備在其生命周期內會面臨多項研究任務，而每項新任務都會對 RFS提出新的需求，這就要求 RFS能夠快速的重構以迅速滿足試驗需求。系統(tǒng)的可重構性是RFS最重要的品質，直接關系到其應用范圍和利用率。因此本文對RFS可重構特性、模型架構、實時調度、座艙環(huán)境重構和模擬器實現等理論和方法進行深入研究，解決RFS模型重構和座艙重構的關鍵技術問題，用以研制低成本、高靈活性的可重構RFS。
　　根據

3、可重構設計的觀點分析了RFS的變更層次，明確了 RFS模型重構的核心問題。根據質量屬性驅動架構設計方法提出了基于結構化模型風格和面向對象風格的RFS模型架構，采用組合模式構建了RFS的基本仿真框架，結合結構化模型的層次特點對RFS的模型層次進行了規(guī)劃，引入飛機系統(tǒng)層作為具體飛機系統(tǒng)物理模型的中介者，采用外觀模式對飛機系統(tǒng)模型的接口進行了統(tǒng)一的規(guī)劃處理，并運用訂閱/發(fā)布思想實現了飛機系統(tǒng)間的數據共享。該框架減少了系統(tǒng)間的連鎖反應和耦合，將

4、飛機模型劃分為多個能夠獨立變更的領域模型，保證提出試驗需求的領域專家能夠在不了解其他系統(tǒng)運行細節(jié)的情況下實現模型的添加和修改。
　　分析了系統(tǒng)進行模型重構時向實時模型中添加非實時代碼對實時仿真的影響，根據組合模式的特點將整個仿真代碼分解為實時代碼、通訊代碼和數據代碼，并進行了統(tǒng)一的規(guī)劃和約束，解決了基于多核多線程進行任務分解時的數據安全問題。利用多核處理器改進了現有的二級調度策略，采用處理器的一個獨立核心作為實時任務的服務器，有效

5、的降低了二級調度算法的實現難度，并充分利用了多核處理器的特點提升了系統(tǒng)的性能，使得領域專家可以在模型重構過程中向實時仿真模型中添加大量非實時代碼。
　　分析了RFS座艙面板重構所面臨的主要困難，提出了基于CAN總線的一對一采集系統(tǒng)，并采用概念模型使面板模型具有明確的一對一概念，將面板的重構問題分解為多個面板單元的重構。提出了點對點采集系統(tǒng)，開發(fā)了組合式采集盒和組合式管理程序，通過采集系統(tǒng)的層次化管理抽取了采集盒模型組織管理的共性，

6、增加了采集盒硬件和軟件的復用，有效的減少單個面板單元構建和重構時所需要的開發(fā)工作和維護難度。
　　基于通用PC實現了低成本RFS，給出了RFS的軟硬件體系結構，分析了COTS技術的特點，采用層次化方法改進了COTS軟件的集成策略，并使用Windows操作系統(tǒng)完成了對主仿真模型的實時調度，最后探討了RFS的重構過程和典型實現結果。該異構分布式仿真平臺成本低廉，可以實現高逼真度的實時仿真，具有較強的成本優(yōu)勢，對低成本可重構RFS實現方